全釩液流電池是一種新型的離子電池，具有高能量密度、長壽命、低自放電率等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來能源儲存和轉(zhuǎn)換的重要技術(shù)之一。然而，目前全釩液流電池的高功率密度受限于電極材料的催化活性和穩(wěn)定性。因此，研究團(tuán)隊(duì)致力于尋找更高效的電極材料來提高全釩液流電池的能量密度。
9月24日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所發(fā)布消息，該所在儲能技術(shù)研究部(DNL17)李先鋒研究員和劉濤研究員的團(tuán)隊(duì)近日取得了一項(xiàng)重要突破，他們成功地在高功率密度全釩液流電池電極研究領(lǐng)域做出了新的探索。這項(xiàng)研究成果的核心是開發(fā)出一種鉍(Bi)單原子負(fù)載石墨氈電極，這一新設(shè)計(jì)的電極材料為高功率密度全釩液流電池電極材料的設(shè)計(jì)提供了新的可能性。
全釩液流電池因具有高安全、長壽命、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已成為大規(guī)模儲能的首選技術(shù)之一。然而，負(fù)極V3+/V2+反應(yīng)速率較慢導(dǎo)致極化較大，造成電池功率密度較低、電堆成本較高。同時(shí)，釩離子氧化還原反應(yīng)機(jī)理仍不明晰，阻礙了高活性電極材料的開發(fā)。針對上述問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種具有高活性、高穩(wěn)定性的Bi單原子電催化劑，使用該Bi單原子電催化劑負(fù)載石墨氈電極的全釩液流電池在240mA/cm2的電流密度下能量效率可以達(dá)到81.2%，峰值功率密度達(dá)到990mW/cm2。
相比傳統(tǒng)的Bi納米顆粒催化劑，其表現(xiàn)出更高的電催化活性和穩(wěn)定性，同時(shí)，在充放電過程中避免了Bi納米顆粒催化劑的沉積溶解現(xiàn)象。即使將該電極放大應(yīng)用在5KW電堆上，也表現(xiàn)出了明顯的提高效果。該工作有助于理解全釩液流電池的電極反應(yīng)機(jī)理，進(jìn)而為高效電催化劑的設(shè)計(jì)開發(fā)提供新的思路。
這項(xiàng)研究成果對于推動高功率密度全釩液流電池技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。未來，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深入研究這種新的電極材料，并將其應(yīng)用于實(shí)際的高功率密度全釩液流電池系統(tǒng)中，為推動全釩液流電池技術(shù)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
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